無(wú)線(xiàn)充電應用的次級端整流橋應用方案研究

　　肖特基二極管的正向壓降要低得多，典型值約為0.4V。對于如圖2所示的整流橋配置而言，肖特基二極管提供更高的能效。圖2中的輸入波形示例是正弦波，幅值為VPK。經(jīng)過(guò)整流的輸出的幅值為VPK，周期中的兩個(gè)半波都是正波。

　　圖3顯示的是輸入電壓正弦波形1區和2區時(shí)流過(guò)整流橋和負載的電流路徑。在輸入電壓周期的前半部分(對應于1區及圖4a)，節點(diǎn)a的電壓高于節點(diǎn)b的電壓。電流流過(guò)二極管1，經(jīng)過(guò)負載后，又通過(guò)二極管3流回變壓器。在輸入電壓周期的后半部分(對應于2區及圖4b)，節點(diǎn)b電壓高于節點(diǎn)a電壓，電流以相反方向流動(dòng)，流過(guò)二極管2，穿過(guò)負載，再通過(guò)二極管4流回變壓器。在每種情況下，電流都以相同的方向流過(guò)負載本身，產(chǎn)生如圖2所示的輸出電壓波形。

　　另一種全橋整流器配置包含2顆二極管和2顆MOSFET器件。圖4顯示了這種配置的示例。

　　對于這種整流橋配置而言，二極管3和4被兩顆N溝道MOSFET替代。MOSFET 3的門(mén)極連接至節點(diǎn)a，MOSFET 4的門(mén)極連接至節點(diǎn)b。當MOSFET關(guān)閉時(shí)，每顆MOSFET的體二極管(body diode)阻斷電流流動(dòng)。這種配置的橋輸入及輸出波形與上述橋配置的波形相同。在1區，節點(diǎn)a電壓高于節點(diǎn)b電壓。二極管1正向偏置，二極管2反向偏置，MOSFET 3導通，而MOSFET 4關(guān)閉(MOSFET 4的體二極管反向偏置)。在2區，節點(diǎn)b電壓高于節點(diǎn)a。二極管2正向偏置，二極管1反射偏置，MOSFET4導通，而MOSFET 3關(guān)閉(MOSFET 3的體二極管反向偏置)。

　　這種配置的電路路徑及輸出波形結果與上述配置相同。然而，通過(guò)以MOSFET替代兩顆二極管，整流橋的能效得到提升，二極管及MOSFET的功率損耗計算等式為：

  　　(7)

　　表1比較了使用2A負載條件下三種次級全橋整流器電路應用方案的功率損耗。第一種應用方案是標準4顆二極管配置，第二種應用方案是使用肖特基二極管的4顆二極管配置，第三種應用方案包含2顆肖特基二極管和2顆MOSFET，這種方案有如安森美半導體的NMLU1210集成方案。

　　如表所示，第三種應用方案的功率損耗最低。節省的功率損耗直接轉化為次級端電路整體能效的提升，使無(wú)線(xiàn)充電方案具有更高能效。全橋整流器也可以采用4顆MOSFET來(lái)實(shí)現。但這種應用方案牽涉的因素更多，要求審慎思考。

　　能效考慮因素對無(wú)線(xiàn)充電方案至關(guān)重要，因為無(wú)線(xiàn)充電方案采用的氣隙變壓器的能效相比傳統線(xiàn)纜充電方案低。因此，為了將無(wú)線(xiàn)充電的性能提升至最高，每個(gè)電路模塊的能效都必須仔細考慮及加以應對。如文中的功率損耗計算結果所示，應用2顆二極管和2顆MOSFET的方案最能節省功率損耗。對于當今的電子行業(yè)而言，節能及提升能效處于消費者及制造商所關(guān)注問(wèn)題的最前沿。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)充電深入發(fā)展，業(yè)界對高能效及高性能方案的需求也越來(lái)越高。